Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zusatzfunktionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for operating an additional radiotion device for a motor vehicle according to the preamble of the patentsaying 1.
Aus der US 5 764 469 ist eine Zusatzfunktionsvorrichtung bekannt, bei welcher die Stromversorgungssteuereinheit für den elektrischen Verbraucher der Zusatzeinrichtung so ausgebildet ist, dass drei Schwellwerte für die erfasste Fahrzeugbatteriespannung vorgegeben sind. Wenn ein Unterschreiten des ersten Schwellwerts erfasst wird, wird ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben; wenn der zweite, niedrigere Schwellwert unterschritten wird, wird der elektrische Verbraucher der Zusatzeinrichtung (bzw. die elektrischen Verbraucher weiterer Zusatzeinrichtungen) von der Fahrzeugbatterie getrennt, um eine Tiefentladung derselben zu verhindern und die Startfähigkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Ein erneutes Verbinden des elektrischen Verbrauchers der Zusatzeinrichtung bzw. der Verbraucher der weiteren Zusatzeinrichtungen erfolgt dann, wenn das Überschreiten eines dritten Schwellwerts erfasst wird, der höher liegt als der erste und der zweite Schwellwert.From US 5 764 469 an additional function device is known, in whichthe power supply control unit for the electrical consumer of the addz device is designed such that three threshold values for the detected vehiclebattery voltage are specified. If falling below the firstThreshold value is detected, a warning signal is output to the driver; ifthe second, lower threshold is fallen below, the electrical Verusers of the additional device (or the electrical consumers of additional accessories)set devices) separated from the vehicle battery to ensure deep dischargeto prevent the same and to ensure the starting ability of the vehicle.A new connection of the electrical consumer of the additional deviceor the consumer of the additional devices takes place when thatExceeding a third threshold is detected, which is higher than the firstand the second threshold.
Weitere Systeme, bei welchen ein Tiefentladungsschutz der Fahrzeugbatterie durch Überwachen der Batteriespannung und gegebenenfalls Abschalten von Verbrauchern bei Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte realisiert ist, sind beispielsweise aus der EP 0 636 520 A1 und der US 5 691 619 bekannt. Aus der US 5 693 986 ist ein Tiefentladungsschutz für eine Fahrzeugbatterie bekannt, bei welcher eine Zeitabschaltung für Verbraucher bei abgestellten Fahrzeug vorgesehen ist. Aus der US 5 929 604 ist ein Tiefentladungsschutz für eine Fahrzeugbatterie bekannt, bei welcher ein von der Fahrzeugbatterie versorgtes Mobiltelefonsystem abgeschaltet wird, wenn der gemessene, über die Zeit integrierte Energieverbrauch des Telefonsystems einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat. Ein Einschalten des Telefonsystems erfolgt dann, wenn ein Stromfluss von dem Fahrzeuggenerator zur Fahrzeugbatterie festgestellt wird.Other systems in which deep discharge protection of the vehicle batteryby monitoring the battery voltage and switching off if necessaryConsumers when the specified threshold values are undershotknown for example from EP 0 636 520 A1 and US 5 691 619. From theA deep discharge protection for a vehicle battery is known from US Pat. No. 5,693,986which featured a timeout for consumers when the vehicle was parkedsee is. From US 5 929 604 is a deep discharge protection for a vehicleknown battery, in which a mobile phone powered by the vehicle batterysystem is switched off when the measured, integrated over timeEnergy consumption of the telephone system over a predetermined thresholdhas stepped. The telephone system is switched on when there is a currentFlow from the vehicle generator to the vehicle battery is determined.
Aus DE 195 17 742 A1 ist eine Stromversorgung für ein Fahrzeug bekannt, bei welcher eine Starterbatterie und eine davon getrennte Versorgungsbatterie vorgesehen sind, wobei für beide Batterien ein Tiefentladungsschutz realisiert ist, indem die jeweilige Batteriespannung überwacht und bei einem Abfall der jeweiligen Batteriespannung unter einen vorgegebenen Schwellwert die entsprechende Batterie vom Verbrauchernetz bzw. Bordnetz getrennt wird.A power supply for a vehicle is known from DE 195 17 742 A1, atwhich before a starter battery and a separate supply batteryseen, with deep discharge protection implemented for both batteries,by monitoring the respective battery voltage and when the respectivebattery voltage below a predetermined threshold the correspondingBattery is disconnected from the consumer or vehicle electrical system.
Aus der DE 197 57 362 A1 ist eine Einrichtung zur unterbrechungsfreien Stromversorgung eines Funktelefons in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der bei Ausfall einer Hauptspannungsquelle eine Spannungsüberwachungsschaltung eine Hilfsspannungsquelle mit dem Eingang einer Spannungsanpassungsschaltung verbindet.DE 197 57 362 A1 describes a device for uninterrupted powersupply of a radio telephone in a motor vehicle known in the case of offin the case of a main voltage source, a voltage monitoring circuitAuxiliary voltage source with the input of a voltage adjustment circuitcombines.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Zusatzfunktionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels welchem einerseits ein Tiefentladungsschutz der Fahrzeugbatterie realisiert und andererseits dennoch eine möglichst lange Betriebszeit ohne laufenden Fahrzeuggenerator ermöglicht werden kann.It is an object of the present invention to provide a method for operating aTo create additional function device for a motor vehicle, by means of whichOn the one hand, deep discharge protection of the vehicle battery is realized, and on the otheron the other hand, the longest possible operating time without running vehicle genesrator can be made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by a method according to Ansaying 1. Further preferred refinements of the invention result fromthe subclaims.
Durch das Vorsehen eines Zusatzenergiespeichers bei der Zusatzfunktionsvorrichtung in Kombination mit einer Bordnetzspannungsüberwachung, wobei ein Trennen des Verbrauchers von der Fahrzeugbatterie bei Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte der Bordnetzspannung erfolgt, kann einerseits eine Tiefentladung der Fahrzeugbatterie, was eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie und Startschwierigkeiten mit sich bringen kann, vermieden werden, und andererseits wird durch den Zusatzenergiespeicher die Betriebsdauer des Verbrauchers bei schwacher Fahrzeugbatterie verlängert und zusätzlich wird die Fahrzeugbatterie geschont. Letzteres ist insbesondere dadurch realisiert, dass nach Unterschreiten eines ersten Schwellwerts der Bordnetzspannung die Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers der Zusatzeinrichtung zunächst aus dem Zusatzenergiespeicher erfolgt und erst danach die Batterie belastet wird.By providing an additional energy store for the additional functiondirection in combination with an on-board network voltage monitoring, whereby aDisconnect the consumer from the vehicle battery when falling belowIf the threshold values of the on-board electrical system voltage occur, a depth cancharge of the vehicle battery, shortening the life of the batteryand start-up difficulties can be avoided, and otherson the other hand, the operating time of the consumer is the additional energy storageif the vehicle battery is weak, the vehicle battery is extendedspared. The latter is realized in particular in that undera first threshold value of the vehicle electrical system voltage, the power supplyof the electrical consumer of the additional device initially from the Zuenergy storage occurs and only then is the battery charged.
Bei der Zusatzeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Standheizung, während es sich bei dem Verbraucher vorzugsweise um eine Einrichtung zur drahtlosen Datenübertragung, insbesondere gemäß einem Mobil-Telekommunikationsstandard, und/oder um ein Steuergerät für die Standheizung handelt.The additional device is preferably an auxiliary heater,while the consumer is preferably a device forwireless data transmission, in particular according to a mobileTelecommunications standard, and / or a control unit for the auxiliary heateris.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:In the following the invention with reference to the accompanying drawingsexplained in detail. It shows:
Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Zusatzfunktionsvorrichtung in im Fahrzeug eingebautem Zustand; undFig. 1 shows schematically a block diagram of an additional functional device according to the invention in the installed state in the vehicle; and
Fig. 2 schematisch ein Beispiel für einen Batterieentladungsvorgang, wobei die Bordnetzspannung über der Zeit aufgetragen ist.Fig. 2 shows schematically an example of a battery discharge process, where the on-board electrical system voltage is plotted against time.
GemäßFig. 1 ist eine Standheizung2 in einem Kraftfahrzeug1 vorgesehen, welche einerseits mit dem Fahrzeugbussystem3 und andererseits über eine Schnittstelle4 mit einem Steuerelektronikmodul10 in Verbindung steht. Das Elektronikmodul10 umfasst eine Stromversorungssteuereinheit6, einen Zusatzakku7, eine Steuer/Schnittstellenelektronik8, einen GSM-Sender/Empfänger12 sowie eine daran angeschlossene GSM-Antenne9. Die Fahrzeugbatterie11 ist mit der Stromversorgungssteuereinheit6 verbunden und dient als Stromquelle für das Steuerelektronikmodul10. Die Stromversorgungssteuereinheit6 ist ferner mit dem Zusatzakku7 verbunden, während sie ausgangsseitig mit dem GSM-Modul12 und der Steuer/Schnittstellenelektronik8 verbunden ist, wobei letztere mit der Schnittstelle4 verbunden ist, um die Standheizung2 zu steuern.Referring toFIG. 1, a heater2 is provided in a motor vehicle1, wel che one hand to the vehicle bus system3 and on the other hand put a section4 with a control electronics module10 is connected. The electronics module10 comprises a power supply control unit6 , an additional battery7 , a control / interface electronics8 , a GSM transmitter / receiver12 and a GSM antenna9 connected to it . The vehicle battery11 is connected to the power supply control unit6 and serves as a power source for the control electronics module10 . The power supply control unit6 is also connected to the additional battery7 , while on the output side it is connected to the GSM module12 and the control / interface electronics8 , the latter being connected to the interface4 in order to control the auxiliary heater2 .
Das GSM-Modul12 dient dazu, über ein Mobil-Telekommunikationsnetz eine Fernsteuerung der Standheizung2 zu realisieren, wobei der Bediener dann für sein Mobiltelefon beispielsweise die Startzeit zum Einschalten der Standheizung oder auch direkt einen Startbefehl für die Standheizung oder bestimmte Systemparameter wie z. B. die Heizleistung eingeben kann.The GSM module12 is used to implement remote control of the auxiliary heater2 via a mobile telecommunications network, the operator then using, for example, the start time for switching on the auxiliary heater or also directly starting a command for the auxiliary heater or certain system parameters such as e.g. B. can enter the heating power.
Bei fahrendem Fahrzeug, d. h. bei laufendem Fahrzeugmotor, erfolgt die Stromversorgung des Steuerelektronikmoduls10 über den Anschluss der Fahrzeugbatterie11, wobei diese bei laufendem Motor ständig von dem Fahrzeuggenerator nachgeladen wird und insofern bei laufendem Motor die Stromversorgung letztlich über den Fahrzeuggenerator erfolgt. Die Stromversorgungssteuereinheit6 ist so ausgebildet, dass bei laufendem Generator der Zusatzakku7 aufgeladen bzw. im aufgeladenen Zustand gehalten wird.When the vehicle is moving, that is, with the vehicle engine running, the power supply to the control electronics module10 takes place via the connection of the vehicle battery11 , which is constantly recharged by the vehicle generator when the engine is running and, in this respect, the power is ultimately supplied via the vehicle generator while the engine is running. The power supply control unit6 is designed in such a way that the auxiliary battery7 is charged or kept in the charged state when the generator is running.
Die Stromversorgungssteuereinheit6 ist mit einer Einrichtung13 zum Messen der Bordnetzspannung versehen, um den Ladezustand der Fahrzeugbatterie11 zu überwachen.The power supply control unit6 is provided with a device13 for measuring the vehicle electrical system voltage in order to monitor the state of charge of the vehicle battery11 .
InFig. 2 ist ein beispielhafter Verlauf der Bordnetzspannung UB gezeigt, um die Funktionsweise der Stromversorgungssteuereinheit6 zu erläutern.InFIG. 2, an exemplary course of the vehicle electrical system voltage UB is shown to explain the operation of the power supply control unit6.
Mit U0 ist die Bordnetzspannung bei laufendem Generator, d. h. bei im Regelfall vollständig geladener Batterie11, bezeichnet. Der Zeitpunkt T0 soll den Zeitpunkt angeben, zu welchem der Generator, d. h. der Fahrzeugmotor, abgeschaltet wird. Aufgrund des Strombedarfs des Steuerelektronikmoduls12 setzt dann eine Entladung der Batterie11 ein, was sich durch einen Abfall der Bordnetzspannung UB, die nun der Batteriespannung entspricht, bemerkbar macht, bis zu einem Zeitpunkt T1 ein erster Schwellwert U1 erreicht wird. Das Erfassen des Unterschreitens des ersten Schwellwerts U1 startet in der Stromversorgungssteuereinheit6 einen Timer, wobei die Stromversorgungssteuereinheit6 nach Ablauf einer festgelegten Zeitdauer t1, während welcher die Batteriespannung UB nicht wieder über den Schwellwert U1 angestiegen ist, zum Zeitpunkt T2 entscheidet, dass der Generator abgeschaltet wurde und sich das Fahrzeug im Standbetrieb befindet. Aufgrund dieser Entscheidung trennt die Stromversorgungssteuereinheit6 zum Zeitpunkt T2 die Fahrzeugbatterie von dem Steuerelektronikmodul10, welche nun statt dessen über eine festgelegte Zeitdauer t2 über den Zusatzakku7 mit Strom versorgt wird, so dass die Fahrzeugbatterie in diesem Zustand durch das Steuerelektronikmodul10 nicht weiter entladen wird, d. h. über die Zeitdauer t2 bleibt die Batteriespannung UB im wesentlichen konstant. Nach Ablauf der Zeitdauer t2, die vorzugsweise so eingestellt wird, dass sich der Zusatzakku7 in diesem Zeitraum im wesentlichen entlädt, wird zum Zeitpunkt T3 von der Stromversorgungssteuereinheit6 die Stromversorgung des Steuerelektronikmoduls10 für eine vorgegebene Zeitdauer t3 wieder auf die Fahrzeugbatterie11 umgeschaltet, so dass sich diese in einem gewissen Maß weiter entlädt. Nach Ablauf der Zeitdauer t3 trennt die Stromversorgungssteuereinheit6 zum Zeitpunkt T4 das Steuerelektronikmodul10 von der Fahrzeugbatterie11, um eine Tiefentladung der Fahrzeugbatterie11 und nachfolgende Startprobleme zu verhindern.U0 denotes the vehicle electrical system voltage when the generator is running, that is to say when the battery11 is generally fully charged. The time T0 should indicate the time at which the generator, ie the vehicle engine, is switched off. Due to the current requirement of the control electronics module12 , a discharge of the battery11 then begins, which is noticeable by a drop in the vehicle electrical system voltage UB , which now corresponds to the battery voltage, until a first threshold value U1 is reached by a time T1 . Detecting the undershoot of the first threshold value U1 starts a timer in the power supply control unit6 , the power supply control unit6 after the expiry of a defined period of time t1 , during which the battery voltage UB has not risen again above the threshold value U1 , at time T2 decides that the generator has been switched off and the vehicle is in idle mode. On the basis of this decision, the power supply control unit6 disconnects the vehicle battery from the control electronics module10 at the time T2 , which is now instead supplied with power via the additional battery7 for a defined period of time t2 , so that the vehicle battery is not in this state by the control electronics module10 is discharged further, ie the battery voltage UB remains essentially constant over the period t2 . Which is preferably set after the time period t2, the spare battery7 that during this period substantially discharges, at time T3 from the power supply control unit6 controls the power supply to the control electronics module10 for a PRE-level period t3 back to the Vehicle battery11 switched, so that it continues to discharge to a certain extent. After the time period t3 has elapsed, the power supply control unit6 disconnects the control electronics module10 from the vehicle battery11 at time T4 in order to prevent deep discharge of the vehicle battery11 and subsequent starting problems.
Die Stromversorgungssteuereinheit6 ist somit so ausgelegt, dass für die Fahrzeugbatterie11 eine Mindestrestladung gewährleistet wird, welche ein sicheres Starten des Fahrzeugs erlaubt und eine Beschädigung der Fahrzeugbatterie11 durch wiederholte Tiefentladung verhindert, wobei jedoch die Funktionsfähigkeit des Steuerelektronikmoduls10 durch Einsatz des Zusatzakkus7 und einer gewissen vorgegebenen maximalen Stromentnahmedauer nach Abschalten des Generators möglichst lange erhalten bleibt.The power supply control unit6 is thus designed so that a minimum residual charge is guaranteed for the vehicle battery11 , which allows the vehicle to be started safely and prevents damage to the vehicle battery11 by repeated deep discharge, but the functionality of the control electronics module10 by using the additional battery7 and a ge predetermined maximum current draw duration after switching off the generator is maintained as long as possible.
Beim inFig. 2 gezeigten Beispiel wird zum Zeitpunkt T5 der Fahrzeugmotor und damit der Generator wieder gestartet, wobei die Fahrzeugbatterie11 wieder aufgeladen wird und die Bordnetzspannung UB rasch ansteigt, bis zum Zeitpunkt T6 ein zweiter Schwellwert U2, der höher als der erste Schwellwert U1 liegt, überschritten wird. Wenn die Stromversorgungssteuereinheit6 eine solche Überschreitung des oberen Schwellwerts U2 erfasst, startet sie einen Timer, worauf nach Ablauf einer festgelegten Zeitdauer t4, während welcher die Bordnetzspannung UB nicht wieder unter den oberen Schwellwert U2 abfallen darf, zum Zeitpunkt T7 entschieden, dass der Fahrzeuggenerator wieder die Stromversorgung übernommen hat, so dass die Stromversorgungssteuereinheit6 zu diesem Zeitpunkt T7 das Steuerelektronikmodul10 wieder mit der Fahrzeugbatterie11, d. h. in diesem Fall letztlich mit dem Fahrzeuggenerator, verbindet und der Betrieb wieder aufgenommen wird. Zugleich wird auch der Zusatzakku7 mittels des Generatorstroms wieder aufgeladen.In the example shown inFIG. 2, the vehicle engine and thus the generator are started again at the time T5, the vehicle battery11 being recharged and the vehicle electrical system voltage UB rising rapidly until the time T6, a second threshold value U2 which is higher than the first threshold value U1 is exceeded. If the power supply control unit6 detects such an overshoot of the upper threshold value U2 , it starts a timer, whereupon after a specified time t4 , during which the vehicle electrical system voltage UB must not fall below the upper threshold value U2 again, at the time T7 decided that the vehicle generator had taken over the power supply again, so that the power supply control unit6 at this point in time T7 connects the control electronics module10 again to the vehicle battery11 , that is to say in this case ultimately to the vehicle generator, and operation is resumed , At the same time the auxiliary battery7 is charged by means of the genes ratorstroms again.
Falls während der Zeitdauern t2 oder t3 (d. h. zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 bzw. T4) ein Anstieg der Bordnetzspannung UB über den oberen Schwellwert U2 erfasst wird, hat der zuletzt geschilderte Schritt Vorrang, d. h. es wird nach Ablauf der Zeitdauer t4, wenn die Bordnetzspannung UB während der Zeitdauer t4 nicht wieder unter den oberen Schwellwert U2 gefallen ist, das Steuerelektronikmodul10 in jedem Fall mit der Fahrzeugbatterie11 bzw. den Generator wieder verbunden, d. h. die Stromversorgungssteuereinheit6 geht davon aus, dass wieder ein normaler Betrieb mit laufendem Generator vorliegt.If an increase in the vehicle electrical system voltage UB above the upper threshold value U2 is detected during the time periods t2 or t3 (ie between the times T2 and T3 or T4 ), the last step described has priority, ie it follows Expiry of the time period t4 , if the vehicle electrical system voltage UB has not fallen below the upper threshold value U2 again during the time period t4 , the control electronics module10 is connected to the vehicle battery11 or the generator in any case, ie the power supply control unit6 goes assume that normal operation with the generator running is resumed.
Wie bereits geschildert, sind die Zeitdauern t2 und t3 vorzugsweise fest vorgegeben, d. h. der entsprechende Schaltvorgang erfolgt ohne weitere Messungen nur anhand des Ablaufs der Zeitdauern t2 und t3. Dabei können die Zeitdauern bzw. Abschaltverzögerungen t2 und t3 vorzugsweise von dem Bediener mittels einer Fernbedienung, beispielsweise über ein Mobiltelefon und das GSM-Modul12 eingestellt werden. Zweckmäßig sind dabei Werte zwischen 0 und einigen Tagen.As already described, the time periods t2 and t3 are preferably predetermined, ie the corresponding switching operation takes place without further measurements only on the basis of the expiry of the time periods t2 and t3 . In this case, the time periods or switch-off delays t2 and t3 can preferably be set by the operator using a remote control, for example using a mobile telephone and the GSM module12 . Values between 0 and a few days are advisable.
Alternativ wäre es auch denkbar, statt fest vorgegebener Zeitdauern bzw. Abschaltverzögerungen t2 und t3 die Schaltentscheidung am Ende dieser Zeitdauern von Messungen abhängig zu machen, d. h. das Umschalten der Stromversorgung von dem Zusatzakku7 auf die Batterie11 zum Zeitpunkt T3 könnte anhand des über entsprechende Messungen verfolgten Ladezustands des Zusatzakkus7 erfolgen, und die Trennung des Steuerelektronikmoduls10 von der Fahrzeugbatterie zum Zeitpunkt T4 könnte beispielsweise anhand eines dritten, unterhalb des ersten Schwellwerts U1 liegenden Schwellwerts für die Bordnetz- bzw. Batteriespannung UB erfolgen.Alternatively, it would also be conceivable to make the switching decision at the end of these time periods dependent on measurements instead of fixed time periods or switch-off delays t2 and t3 , ie switching the power supply from the additional battery7 to the battery11 at time T3 could be based on the state of charge of the additional battery7 , which is tracked via corresponding measurements, and the separation of the control electronics module10 from the vehicle battery at time T4 could, for example, be based on a third threshold value for the vehicle electrical system or battery voltage UB which is below the first threshold value U1 respectively.
Statt für eine Standheizungssteuerelektronik kann der beschriebene Batterieentladeschutz auch für andere Zusatzfunktionsvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Diebstahlwarnanlagen, Alarmanlagen, Wegfahrsperren, aktive Ortungsgeräte, Ferndiagnose, Fernwartung, Parametrierung von Steuergeräten mittels GSM, GPRS, UMTS sowie andere GSM-Anwendungen. Falls mehrere solcher Zusatzfunktionsvorrichtungen vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, dass eine einzige gemeinsame Stromversorgungssteuereinheit6 für alle diese Zusatzfunktionsvorrichtungen vorgesehen ist.Instead of for parking heater control electronics, the battery discharge protection described can also be used for other additional function devices, such as anti-theft alarm systems, alarm systems, immobilizers, active locating devices, remote diagnosis, remote maintenance, parameterization of control devices using GSM, GPRS, UMTS and other GSM applications. If several such additional functional devices are provided, it is expedient that a single common power supply control unit6 is provided for all of these additional functional devices.
11
Fahrzeug
vehicle
22
Standheizung
heater
33
Fahrzeug-Bussystem
Vehicle bus system
44
Schnittstelle zwischenInterface between
22
undand
88th
66
Stromversorgungs-Steuereinheit
Power supply control unit
77
Zusatzakku
spare battery
88th
Steuer/Schnittstellen-Elektronik
Control / interface electronics
99
GSM-Antenne
GSM antenna
1010
Steuerelektronikmodul
Electronic control module
1111
Fahrzeugbatterie
vehicle battery
1212
GSM-Modul
GSM module
1313
Einrichtung zum Erfassen der Bordnetzspannung
Device for detecting the vehicle electrical system voltage
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